Современная генетика
nevoie de utilizarea celor mai perfecte microscoape.
Dar dac? lungimea acestor molecule este atвt de mare, cum de reu?esc ele,
totu?i , s? se dezr?suceasc? оn celul?, f?r? a se оnc?lca ?i оn intervale
foarte mici de timp?
S? examin?m procesul de dezr?sucire a ADN-ului оn celulele celor mai mici
organisme - a bacteriilor.
Lungimea ADN-ului bacterial constituie cв?iva milimetri.
Jirul (bucla) unei spirale este egal cu 34 angstromi iar intervalul de
timp care se scurge оntre dou? diviziuni consecutive ale celulelor
bacteriene este de 20-45 minute Pentru replicarea (autoreproducerea) ADN-
ului se consum? mai pu?in de o treime din acest timp Dac?, pornind de la
aceste considera?ii, se va calcula viteza de rota?ie a capetelor
moleculelor de ADN la dezr?sucire, se va ob?ine o m?rime fantastic?: 15000
rota?ii pe minut?!
Se оn?elege de la sine c? acest lucru este pu?in probabil. Aceasta f?ceau
necesar elaborarea de noi modalit??i pentru explicarea modului оn care ADN
reu?e?te s? se dubleze оn intervalele de timp atвt de scurte.
Numeroasele date confirm? c? оn procesul diviziunii оn celule se produce
o repartizare exact? оn p?r?i egale a ADN-ului оntre celulele-fiice. Cum se
produce acest fenomen?
Оn principiu оn celulele-fiice sunt posibile trei c?i diferite de
diviziune a ADN-ului: calea conservativ?, calea semiconservatic? ?i calea
dispers?.
Оn caz de replica?ie conservativ? a ADN-ului pe o molecul? integral? cu
dou? filamente, se construie?te din nou, ca pe o matri??, o molecul?
identic? de ADN, iar celula ini?ial? r?mвne neschimbat?.
La metoda semiconservativ? molecula primar? se descompune оn dou?
filamente ?i pe fiecare din ele se construie?te cвte o molecul? integral?
de ADN.
Metoda de dispersie prevede ca materialul ADN-ului ini?ial s? fie
repartizat uniform la celulele-fiice, iar celelalte sectoare ale ADN-ului
s? fie construite din nou.
Care din aceste metode de replica?ie a ADN-ului se aplic? оn realitate?
La aceast? оntrebare au r?spuns Meselson ?i Stahl, elaborвnd o metoda
special? de centrifugare echilibrat? a moleculelor de ADN.
Esen?a acestei metode const? оn urm?toarele: dac? la o centrifugare
obi?nuit? moleculele polimere se divizau conform greut??ii moleculare, apoi
la centrifugarea echilibrat? macromoleculele se divizau conform densit??ii
specifice. Оn acest scop centrifugarea se f?cea оntr-o solu?ie de s?ruri cu
mare densitate.
Deoarece оntotdeauna se poate alege o concentra?ie a solu?iei care ar
corespunde densit??ii polimerului studiat, moleculele substan?ei studiate
se concentreaz? оn acel loc оngust al epruvetei, unde densitatea substan?ei
este egal? cu densitatea mediului, adic? a solu?iei. Ajungвnd aici,
substan?a nu se va mai disloca.
Dac? preparatul studiat con?ine cвteva tipuri de molecule cu diferit?
densitate, ele se vor concentra оn diferite sectoare ale epruvetei.
Efectuвnd o serie de experien?e fine, Meselson ?i Stahl au reu?it s?
determine mecanismul semiconservativ al replica?iei ADN-ului (des. 8).
Dar mai r?mвnea ne solu?ionat? оnc? o problem?, cea a dinamici procesului
de replica?ie: a fost descoperit un ferment special, care realiza
replica?ia. Fermentul a fost numit ADN-polimeraz?.
A. Cornberg, biochimist american, a Clarificat c? ADN-polimeraza se
deplaseaz? din direc?ia polului 5' spre polul 3' al filamentului ADN.
Pentru c? filamentele ADN-ului nu sunt paralele оn orice pol al lor, un
filament purta liber un 3' -atom de hidrat de carbon, iar cel?lalt filament
- un 5' -atom. Aceasta оnseamn? c? fermentul ADN-polimeraza se putea alipi
numai la un pol al ADN (la polul 5') ?i tвrо de-a lungul acestui filament,
iar al doilea trebuia s? r?mвn? liber.
Dar experien?ele ar?tau, c? se оntвmpl? invers - ambele filamente de ADN
erau supuse replica?iei.
Оn anul 1968 savan?ii japonezi, оn frunte cu R. Ocazachi, au contribuit
la solu?ionarea acestei controverse. S-a dovedit c? Cornberg a avut
dreptate ?i c? ambele filamente de ADN au fost supuse la dublare, numai c?
sinteza noilor filamente se efectua pe segmente scurte - «fragmente
Ocazachi», c?ci a?a au fost numite ele mai tвrziu.
Conform concluziei lui Ocazachi, moleculele fermentului ADN-polimeraza se
alipesc de ambele filamente de ADN, dar ele trebuie s?-?i оncap? munca оn
direc?ii opuse. Acest lucru e explicat schematic оn figura 9: a, b,
c.
La оnceput ADN-ul se desface de la un pol, formвnd o furc? de replica?ie
de care se alipesc moleculele de ADN-polimeraz?. Оn timp ce ele muncesc,
sintetizвnd copii ale polilor elibera?i, ADN-ul continu? s? se desfac? ?i
pentru ADN-polimeraza devine accesibil un nou sector al ambelor filamente.
Prima molecul? a fermentului о?i poate continua mi?carea de-a lungul
filamentului 5' eliberat, iar de sectorul elibera al filamentului 3' se
alipe?te o nou? molecul? de ADN-polimeraz?.
Cu cвt se desf??oar? mai mult procesul de desfacere a ADN-ului, cu atвt
va apare o cantitate mai mare de fragmente. Este interesant c? оn
experien?ele lui Ocazachi pe filamentele 5' copiile noi se sintetizau ?i
ele оn fragmente.
Ce se оntвmpl? cu pun?ile dintre fragmente? Doar ADN-ul din celulele оn
care s-a terminat diviziunea nu este fragmentar.
Cu un an pвn? a descoperi Ocazachi acest lucru, savan?ii Riciardson ?i
Veis din SUA au g?sit un nou ferment. Func?ia lui consta оn a uni, a alipi
polii liberi zaharo-fosfatici ai moleculei de ADN. ?i deoarece verbul «a
alipi» оn englez? sun? «ligaze» fermentul a fost numit «ligaz?». Tocmai
ligaza e responsabil? de «cusutul» оntr-un tot unic al fragmentelor
Ocazachi, noi sintetizate, ?i transform? catena fragmentar? de ADN оntr-o
caten? оntreag?.
Replica?ia ADN este, оns?, numai unul din numeroasele procese care
asigur? p?strarea ?i continuarea informa?iei genetice. Pentru transmiterea
acestei informa?ii ?i traducerea ei оn caractere concrete ale organizmelor,
exist? alte procese, la fel de complicate, ?i alte «personaje». Despre
unele din ele vom vorbi оn continuare.
4.3 Codul genetic
Informa?ia genetic? este codificat? оn molecula de ADN prin intermediul a
4 tipuri de nucleotide, care fac parte din componen?a ei. Se cunoa?te de
asemenea c? informa?ia genetic?, codificat? оn ADN, se realizeaz? оn
procesul sintezei biologice a proteinelor оn celul?.
Ca ?i acizii nucleici, proteinele sunt compu?i polimerici, dar оn
calitate de monomeri ele con?in nu nucleotide, ci diferi?i aminoacizi. Оn
structura proteinelor au fost descoperi?i 20-21 de tipuri de aminoacizi.
Оn ce prive?te propriet??ile moleculei de protein?, ele depind nu numai
de componen?a lor general?, dar ?i de aranjarea reciproc? a aminoacizilor,
exact a?a precum sensul cuvвntului depinde nu numai de literele din care
este compus, ci ?i de ordinea lor.
N. C. Col?ov a calculat cвte molecule diferite (izomeri) se pot ob?ine
printr-o simpl? schimbare a locului aminoacizilor dintr-un lan? de 17.
M?rimea ob?inut? era de circa un trilion' Dac? am dori s? tip?rim un
trilion de izomeri, оnsemnвnd fiecare aminoacid printr-o liter?, iar toate
tipografiile de pe glob ar tip?ri anual cвte 50000 de volume a cвte 100
coli fiecare, pвn? la оncheierea acestei munci vor trece tot atв?ia ani
cв?i s-au scurs din perioada arhaic? ?i pвn? оn prezent
Dar majoritatea proteinelor sunt compuse nu din 17, ci din cвteva sute de
aminoacizi. Оn acest sens sunt impresionante calculele efectuate de
savantul Senger Greutatea molecular? medie a proteinei este egal? cu
aproximativ 34000 S-a dovedit c? din 12 tipuri de aminoacizi prin varierea
succesiunii lor se poate ob?ine un num?r de 10300 de diferite proteine,
greutatea lor total? constituind 10280 grame. E mult sau pu?in? Evident, e
o greutate enorm?. Este suficient s? compar?m aceast? greutate cu greutatea
p?mвntului nostru, egal? cu doar 1027 grame.
Оn acest fel, odat? ce fiecare dintre ace?ti izomeri are propriet??i
specifice, rezult? c? оnc?rc?tura semantic? оn structura primar? a materiei
este datorat? secven?ei (de fiecare dat? alta) a aminoacizilor de-a lungul
lan?ului polipeptidic. Dac? este a?a, atunci prin analogie, o astfel de
оnc?rc?tur? semantic? (informa?ie) trebuie c?utat? ?i оn succesiunea
nucleotidelor оn moleculele de ADN.
Se isc? оntrebarea: оn ce mod succesiunea a patru nucleotide diferite din
molecula de ADN determin? secven?a a 20 de aminoacizi оn molecula de
protein?. E cam acela?i lucru ca ?i cum prin combinarea оn diferite feluri
a patru litere ale alfabetului se pot forma 20 de cuvinte diferite dup?
con?inut ?i structur?. S-a dovedit c? prin intermediul a patru baze azotate
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75
